RU2787073C1 - Integrated climate monitoring system - Google Patents

Integrated climate monitoring system Download PDF

Info

Publication number
RU2787073C1
RU2787073C1 RU2022108636A RU2022108636A RU2787073C1 RU 2787073 C1 RU2787073 C1 RU 2787073C1 RU 2022108636 A RU2022108636 A RU 2022108636A RU 2022108636 A RU2022108636 A RU 2022108636A RU 2787073 C1 RU2787073 C1 RU 2787073C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
climate
probe
connectors
cloud server
data
Prior art date
Application number
RU2022108636A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Ладыгин
Сергей Александрович Берестнев
Антон Аркадьевич Горбулинский
Максим Владимирович Шабанов
Рустем Рамильевич Яушев
Original Assignee
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КЛАЙМАТГАРД" (ООО Клайматгард)
Filing date
Publication date
Application filed by ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КЛАЙМАТГАРД" (ООО Клайматгард) filed Critical ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КЛАЙМАТГАРД" (ООО Клайматгард)
Application granted granted Critical
Publication of RU2787073C1 publication Critical patent/RU2787073C1/en

Links

Abstract

FIELD: climate parameters monitoring systems.
SUBSTANCE: invention relates to systems for monitoring climate parameters at various facilities. The system contains a climate probe and a cloud server connected to each other by means of a wireless connection. The climate probe contains a housing, a frame fixed in the housing, and a motherboard fixed on the frame. The motherboard contains a microcontroller installed on it with wireless interfaces, configured to receive and transmit control signals, as well as connectors for connecting measuring sensors, a power supply unit, a power control unit, and a watchdog timer. The cloud server and the climate probe are equipped with a software API interface, which is designed to receive data from the climate probe both using the cloud server and directly, bypassing the cloud server. At the same time, the system is configured to automatically change the firmware of the climatic probe, depending on the connectors installed in it and detected through scanning during the start of the measuring sensors.
EFFECT: ensuring the reliability of the system and its versatility, increasing the efficiency of obtaining data, increasing the efficiency of monitoring.
7 cl, 1 tbl

Description

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно устройство контроля микроклимата в помещении. (RU197598U1, 15.05.2020). Устройство содержит дисплей, устройство управления питанием датчика углекислого газа, DC/DC-преобразователь, модуль связи, датчик углекислого газа, установленные на плате, причем микроконтроллер включает блок получения значений с датчиков устройства, блок расчета поправочного коэффициента по влажности, блок расчета поправочного коэффициента по температуре, блок расчета отношения сопротивлений датчика углекислого газа, блок расчета концентрации углекислого газа, блок записи данных, оперативную память микроконтроллера.In the prior art, a device for controlling the microclimate in a room is known. (RU197598U1, 05/15/2020). The device contains a display, a power supply control device for a carbon dioxide sensor, a DC/DC converter, a communication module, a carbon dioxide sensor installed on the board, and the microcontroller includes a block for obtaining values from the sensors of the device, a block for calculating the correction factor for humidity, a block for calculating the correction factor for temperature, a block for calculating the ratio of the resistance of a carbon dioxide sensor, a block for calculating the concentration of carbon dioxide, a block for recording data, a microcontroller RAM.

Недостатком данного решения является то, что такое конструктивное выполнение не имеет достаточного количества необходимых разъемов и типов интерфейсов для подключения датчиков и исполнительных устройств, не обеспечивается вариативность питания и подключения датчиков, отсутствует сторожевой таймер, нет возможности работы от аккумуляторного питания, не обеспечивается непрерывная работоспособность и возможность настраивания работы устройства пользователем, что в совокупности не позволяет назвать данное устройство универсальным, эффективным и надежным. The disadvantage of this solution is that such a design does not have a sufficient number of necessary connectors and types of interfaces for connecting sensors and actuators, the variability of power supply and connection of sensors is not provided, there is no watchdog timer, there is no possibility of battery operation, continuous operation and the ability to customize the operation of the device by the user, which together does not allow us to call this device universal, efficient and reliable.

Заявленное устройство позволяет в существенной мере преодолеть указанные недостатки, присущие аналогу.The claimed device allows to substantially overcome these disadvantages inherent in the analogue.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническая задача заключается в создании системы мониторинга климата, способной эффективно и надежно выполнять свою работу, обладать при этом универсальностью и вариативностью, позволяя пользователю получать данные о любых параметрах климата в любом сочетании в любых условиях.The technical challenge is to create a climate monitoring system that can effectively and reliably perform its work, while possessing versatility and variability, allowing the user to obtain data on any climate parameters in any combination in any conditions.

Технический результат заключается в обеспечении надежности работы системы мониторинга и ее универсальности, повышающие оперативность получения данных о климате и эффективность мониторинга климата в целом.The technical result is to ensure the reliability of the monitoring system and its versatility, which increase the efficiency of obtaining climate data and the effectiveness of climate monitoring in general.

Технический результат достигается за счет того, что система комплексного мониторинга климата включает соединенные между собой посредством беспроводной связи климатический зонд и облачный сервер, причем климатический зонд содержит корпус, каркас, закрепленный в корпусе, материнскую плату закрепленную на каркасе, при этом материнская плата содержит установленные на ней микроконтроллер с беспроводными интерфейсами, выполненный с возможностью приема и передач управляющих сигналов, разъемы для подключения по меньшей мере одного измерительного датчика, блок питания, блок управления питанием, сторожевой таймер, причем сервер и зонд снабжены программным API интерфейсом, выполненным с возможностью получения данных с климатического зонда как с помощью облачного сервера, так и напрямую, минуя обращение к облачному серверу, при этом система выполнена с возможностью автоматической смены прошивки климатического зонда в зависимости от установленного в нем, и обнаруженного через сканирование разъемов при запуске, по меньшей мере одного измерительного датчика. The technical result is achieved due to the fact that the integrated climate monitoring system includes a climate probe and a cloud server connected to each other by means of a wireless connection, and the climate probe contains a housing, a frame fixed in the housing, a motherboard fixed on the frame, while the motherboard contains there is a microcontroller with wireless interfaces capable of receiving and transmitting control signals, connectors for connecting at least one measuring sensor, a power supply unit, a power management unit, a watchdog timer, and the server and the probe are equipped with a software API interface configured to receive data from climate probe both using a cloud server and directly, bypassing a call to a cloud server, while the system is configured to automatically change the firmware of the climate probe, depending on the one installed in it and detected through scanning connectors at startup, at least one measuring sensor.

Кроме того, в качестве разъемов, установленных на материнской плате, для подключения измерительных датчиков используются по меньшей мере три разъема с интерфейсом I2C, по меньшей мере два разъема с интерфейсом UART, по меньшей мере один разъем с интерфейсом SPI и по меньшей мере один аналоговый разъема.In addition, at least three I2C connectors, at least two UART connectors, at least one SPI connector, and at least one analog connector are used as connectors installed on the motherboard for connecting measuring sensors. .

Кроме того, на материнской плате климатического зонда установлены разъемы питания типа USB type-C, DC barrel и клеммный терминал.In addition, the climate probe motherboard is equipped with USB type-C power connectors, DC barrel and terminal terminal.

Кроме того, климатический зонд выполнен с возможностью питания от двух источников.In addition, the climate probe is designed to be powered from two sources.

Кроме того, на микроконтроллере дополнительно установлены аккумуляторная батарея, контроллер заряда/разряда аккумуляторной батареи и блок резервного питания.In addition, the microcontroller additionally has a rechargeable battery, a charge / discharge controller for the battery and a backup power supply.

Кроме того, на микроконтроллере дополнительно установлены часы реального времени и внешняя энергонезависимая память.In addition, a real-time clock and external non-volatile memory are additionally installed on the microcontroller.

Кроме того, система выполнена с поддержкой работы gsm, Bluetooth, wifi, ethernet, modbus интерфейсов передачи данных с возможностью одновременной работы с несколькими из них.In addition, the system is designed to support gsm, Bluetooth, wifi, ethernet, modbus data transfer interfaces with the ability to work with several of them simultaneously.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Заявленная система мониторинга климата предназначена для контроля и оздоровления климата, позволяет собирать, анализировать и визуализировать информацию о параметрах климата на различных объектах, управлять климатической техникой и передавать собранные данные, уведомления и команды конечному потребителю. Потребителем (пользователем) может выступать человек, устройство или внешняя информационная система.The claimed climate monitoring system is designed to control and improve the climate, allows you to collect, analyze and visualize information about climate parameters at various facilities, control climate equipment and transmit the collected data, notifications and commands to the end user. A consumer (user) can be a person, a device or an external information system.

В число объектов мониторинга могут входить:Monitoring objects may include:

• объекты недвижимости - жилые помещения, склады, офисы, приемные, технические помещения (серверные и др.), магазины, объекты культуры и исторические сооружения, социальные объекты (школы, детские сады, больницы), производственные помещения и лаборатории, фермы и теплицы;• real estate - living quarters, warehouses, offices, reception rooms, technical rooms (server rooms, etc.), shops, cultural and historical buildings, social facilities (schools, kindergartens, hospitals), industrial premises and laboratories, farms and greenhouses;

• открытые пространства (для целей экомониторинга);• open spaces (for environmental monitoring purposes);

• прочие объекты (автомобили и проч. техника, вытяжки).• other objects (cars and other equipment, hoods).

Система обладает следующими основными характеристиками:The system has the following main characteristics:

• широкий набор параметров мониторинга климата (более 20);• a wide range of climate monitoring parameters (more than 20);

• широкий набор пользовательских (UI) и программных (API) интерфейсов;• a wide range of user (UI) and program (API) interfaces;

• реализация в концепции интернета вещей (IoT);• implementation in the concept of the Internet of things (IoT);

• модульное исполнение и возможность кастомизации под потребности пользователя.• modular design and the possibility of customization according to the needs of the user.

Система состоит из следующих элементов:The system consists of the following elements:

• климатический зонд (IoT), обеспечивающий сбор данных о климате и их передачу в облачное хранилище (облачный сервер), настройку параметров мониторинга и передачу данных, визуальную индикацию качества отдельных параметров среды;• climate probe (IoT), which collects climate data and transfers them to the cloud storage (cloud server), configures monitoring parameters and transmits data, visual indication of the quality of individual environmental parameters;

• облачный сервер с web-интерфейсом и API - осуществляет хранение, анализ и визуализацию данных, осуществляет мониторинг и управление работой климатического зонда, поддерживает работу API.• cloud server with web-interface and API - stores, analyzes and visualizes data, monitors and controls the operation of the climate probe, supports the operation of the API.

Климатический зонд включает корпус, каркас, устанавливаемый неподвижно в корпус, материнскую плату с микроконтроллером, установленную в каркас, снабженную различными разъемами и интерфейсами, от одного до нескольких климатических измерительных датчиков, вспомогательные элементы. Корпус зонда может быть выполнен любой формы и из любых материалов.The climate probe includes a housing, a frame fixedly installed in the housing, a motherboard with a microcontroller installed in the frame, equipped with various connectors and interfaces, from one to several climatic measuring sensors, and auxiliary elements. The probe body can be made of any shape and from any materials.

Корпус может состоять из двух частей - собственно основной части корпуса и задней крышки. The case can consist of two parts - the main part of the case itself and the back cover.

Каркас выполнен таким образом, что позволяет надежно и просто установить/закрепить элементы в корпусе, например, материнскую плату, различные датчики и вспомогательные элементы. Каркас может крепиться к корпусу несколькими путями, например:The frame is designed in such a way that it allows you to reliably and easily install / fix elements in the case, for example, the motherboard, various sensors and auxiliary elements. The frame can be attached to the body in several ways, for example:

- На внутренней стороне основной части корпуса устанавливаются полозья, в которые ставится и фиксируется каркас. Каркас прижимается к основной части корпуса задней крышкой корпуса.- On the inside of the main part of the body, skids are installed into which the frame is placed and fixed. The frame is pressed against the main part of the housing by the rear cover of the housing.

- Каркас крепится к задней крышке корпуса на винты. Далее каркас вставляется в основную часть корпуса. Крышка крепится к основной части, обеспечивая, таким образом, неподвижность каркаса внутри корпуса.- The frame is attached to the back cover of the case with screws. Next, the frame is inserted into the main part of the body. The cover is attached to the main part, thus ensuring the immobility of the frame inside the case.

Материнская плата крепится к каркасу на винтах. Для установки платы в каркас предусмотрено специальное посадочное место с опорами, совпадающими с отверстиями в материнской плате. Через эти отверстия закручиваются винты. Винты ввинчиваются в опоры, фиксируя материнскую плату на посадочном месте.The motherboard is attached to the frame with screws. To install the board in the frame, a special seat is provided with supports that match the holes in the motherboard. Screws are screwed through these holes. The screws are screwed into the supports, fixing the motherboard in place.

Материнская плата опрашивает и обрабатывает показания измерительных цифровых и аналоговых датчиков с последующим логированием данных и их отправкой через сеть интернет, выдачей управляющих воздействий, обеспечивает работоспособность при отключении питающего напряжения.The motherboard interrogates and processes the readings of measuring digital and analog sensors with subsequent data logging and sending them via the Internet, issuing control actions, and ensures operability when the supply voltage is turned off.

Облачный сервер и климатический зонд могут быть снабжены программным API интерфейсом, выполненным с возможностью получения данных с климатического зонда как с помощью облачного сервера, так и напрямую, минуя обращение к облачному серверу, при этом система может быть выполнена с возможностью автоматической смены прошивки климатического зонда в зависимости от установленного в нем, и обнаруженного через сканирование разъемов при запуске, по меньшей мере одного измерительного датчика.The cloud server and the climate probe can be equipped with a software API interface that can receive data from the climate probe both using the cloud server and directly, bypassing the cloud server, while the system can be configured to automatically change the firmware of the climate probe in depending on installed in it, and detected through the scan of the connectors at startup, at least one measuring sensor.

В качестве измерительных датчиков могут быть использованы цифровые и аналоговые датчики, такие как: датчики радиации, анемометры, датчики температуры, влажности, давления, концентрации пыли, концентрации летучих органических соединений (ЛОС), формальдегида, датчики уровня шума, освещенности, пульсации света, спектра света, напряженности магнитного поля, вибрации, а также датчики CO2, NH3, CO, NO2, H2, C2H5OH, O3, O2 и другие.As measuring sensors, digital and analog sensors can be used, such as: radiation sensors, anemometers, sensors for temperature, humidity, pressure, dust concentration, concentration of volatile organic compounds (VOC), formaldehyde, noise level sensors, illumination, light pulsation, spectrum light, magnetic field strength, vibration, as well as sensors for CO2, NH3, CO, NO2, H2, C2H5OH, O3, O2 and others.

При этом датчики измеряют различные параметры климата (от одного до двадцати двух параметров) с широким диапазоном и малой погрешностью, что обеспечивает высокую точность и полноту измерения окружающего климата. Ниже представлена таблица с примерами параметров измерений, с их диапазоном и погрешностью.At the same time, the sensors measure various climate parameters (from one to twenty-two parameters) with a wide range and low error, which ensures high accuracy and completeness of the ambient climate measurement. Below is a table with examples of measurement parameters, with their range and error.

Таблица 1Table 1 No. ПараметрParameter ДиапазонRange ПогрешностьError 11 ТемператураTemperature - 40 до 80- 40 to 80 ± 0.5°C± 0.5°C 22 ВлажностьHumidity 0 - 99,9%0 - 99.9% ± 2 %.± 2%. 33 ДавлениеPressure 300 - 1100 гПа300 - 1100 hPa ±0.6 гПа±0.6 hPa 4four Концентрация пыли pm1, pm2.5, pm10Dust concentration pm1, pm2.5, pm10 0 -500 мкг/м3 0 -500 µg/m 3 ±10 мкг/м3 ±10 µg/m 3 5five Концентрация ЛОС (VOC)VOC concentration (VOC) 0 - 1187 мм33 0 - 1187 mm 3 /m 3 ± 0.5 мм33 ± 0.5 mm 3 /m 3 66 Концентрация CO2CO2 concentration 0 - 5000 см33 0 - 5000 cm3 / m3 ±50 см33 ±50 cm 3 /m 3 77 Уровень шумаNoise level 30 - 90 Дб30 - 90 dB 1,5 Дб1.5 dB 88 Освещенностьillumination 1 - 65535 люкс1 - 65535 lux 7 люкс7 lux 9nine Пульсация светаRipple of light 0-1000%0-1000% 10%10% 1010 Напряженность магнитного поляMagnetic field strength ±4800 мкТл±4800 µT 1.2 мкТл1.2 μT 11eleven ВибрацияVibration ±2 g±2g 2 %2% 1212 Спектр светаspectrum of light 450…650 нм450…650 nm ±5 нм±5 nm 1313 NH3NH3 0.697 - 348.264 мг/м3 0.697 - 348.264 mg/m3 10%10% 14fourteen COCO 0 - 572.804 мг/м3 0 - 572.804 mg/m3 10%10% 1515 NO2NO2 0.094 - 18.818 мг/м3 0.094 - 18.818 mg/m3 10%10% 16sixteen H2H2 0.083 - 82.618 мг/м3 0.083 - 82.618 mg/m3 10%10% 1717 C2H5OHC2H5OH 0.409 - 94.213 мг/м3 0.409 - 94.213 mg/m3 10%10% 18eighteen O3O3 0 - 19.632 мг/м3 0 - 19.632 mg/m3 0.098 мг/м3 0.098 mg/ m3 19nineteen O2O2 0-25%0-25% 2%2% 2020 ФормальдегидFormaldehyde 0 - 6.14 мг/м3 0 - 6.14 mg/ m3 0.012 мг/м3 0.012 mg/ m3 2121 РадиацияRadiation 0 - 144 000 мкР/ч0 - 144,000 µR/h 10% (по радию)10% (by radium) 2222 Скорость воздушного потокаAir flow rate 0 - 30 м/c0 - 30 m/s 0.3+ 5%0.3+ 5%

Материнская плата выполнена с автономным питанием, на ней установлены микроконтроллер с беспроводными интерфейсами, например, WiFi и Bluetooth, для передачи данных, разъемы (порты) для подключения измерительных датчиков и исполнительных устройств, блок питания, блок управления питанием, часы реального времени, внешняя энергонезависимая память, сторожевой таймер, аккумуляторная батарея, контроллер заряда/разряда аккумуляторной батареи, блок резервного питания.The motherboard is self-powered, it has a microcontroller with wireless interfaces, such as WiFi and Bluetooth, for data transfer, connectors (ports) for connecting measuring sensors and actuators, a power supply unit, a power management unit, a real-time clock, an external non-volatile memory, watchdog timer, rechargeable battery, battery charge/discharge controller, backup power supply.

Для подключения измерительных датчиков может быть предусмотрены по меньшей мере три разъема с интерфейсом I2C, по меньшей мере два разъема с интерфейсом UART, по меньшей мере один разъем с интерфейсом SPI и по меньшей мере один аналоговый разъем.At least three I2C connectors, at least two UART connectors, at least one SPI connector, and at least one analog connector can be provided for connecting measuring sensors.

В качестве поддерживающей инфраструктуры, закрепленной на каркасе, могут выступать такие вспомогательные элементы как кулер, lora/ethernet/gsm модем, аккумулятор, кнопки, диодная матрица и др.Supporting infrastructure fixed on the frame can be such auxiliary elements as a cooler, lora/ethernet/gsm modem, battery, buttons, diode matrix, etc.

Питание может осуществляться от сети 5В - 3А (JST 2.54) и от литий-ионного аккумулятора (1S - 3.7B) (JST 2.54). Также на плате установлен контроллер заряда/разряда аккумулятора (power management). В качестве разъемов питания, установленных на плате, могут использоваться USB type-C, DC barrel и клеммный терминал.Power can be supplied from the mains 5V - 3A (JST 2.54) and from a lithium-ion battery (1S - 3.7V) (JST 2.54). The board also has a battery charge/discharge controller (power management). USB type-C, DC barrel and terminal terminal can be used as power connectors installed on the board.

Дополнительно на плате установлены внешняя энергонезависимая EEPROM память на 512 Кбайт и часы реального времени с батарейкой для логирования данных, боковая тактовая кнопка, светодиод заряда аккумулятора. Посредством соответствующих разъемов на плате имеется возможность установки кулера (JST 2.54), возможность установки пищалок с генератором и без (JST 2.54), возможность установки GSM-модема, возможность установки Ethernet-модуля;Additionally, the board has an external non-volatile EEPROM memory of 512 KB and a real-time clock with a battery for data logging, a side clock button, and a battery charge LED. Using the appropriate connectors on the board, it is possible to install a cooler (JST 2.54), the ability to install tweeters with and without a generator (JST 2.54), the ability to install a GSM modem, the ability to install an Ethernet module;

Разъем JST 2.54 защелкивается в ответной части и обеспечивает стойкий и надежный к вибрациям и другим механическим воздействиям контакт.The JST 2.54 connector snaps into the mating part and provides a contact that is resistant and reliable to vibrations and other mechanical influences.

Для обеспечения бесперебойной работы и увеличения эффективности/надежности работы системы на плате установлен сторожевой таймер. Он служит для предотвращения «зависания» основного микроконтроллера. При работе платы его необходимо периодически перезагружать. Для этого необходимо подать на ножку IO32 переменный фронт (переход сигнала с низкого положения в высокое) импульса. Данные импульс должен поступать как минимум каждые 60 секунд (можно чаще). При зависании контроллера таймер перезагружает его по питанию - на время примерно 200мс у контроллера пропадает питание, после чего восстанавливается.To ensure uninterrupted operation and increase the efficiency / reliability of the system, a watchdog timer is installed on the board. It serves to prevent the "freeze" of the main microcontroller. When the board is working, it must be periodically rebooted. To do this, it is necessary to apply a variable edge (signal transition from low to high position) of the pulse to the IO32 pin. This pulse must occur at least every 60 seconds (more often if possible). When the controller freezes, the timer resets it by power - the controller loses power for about 200ms, after which it is restored.

Блок управления питанием выбирает в зависимости от нагрузки и мощности блока питания - источник питания (аккумуляторная батарея или внешний блок питания). В случае пропадания питания он выступает в качестве блока бесперебойного питания (резервного питания).The power management unit selects, depending on the load and power of the power supply, the power source (battery or external power supply). In the event of a power failure, it acts as an uninterruptible power supply unit (backup power supply).

Блок управления представляет из себя сборку транзисторов для выдачи управляющего воздействия - такого как управления силовым реле. Позволяет подключить нагрузку с потреблением суммарно до 1 А.The control unit is an assembly of transistors for issuing a control action - such as controlling a power relay. Allows you to connect a load with a total consumption of up to 1 A.

Кроме того, предусмотрен интерфейс подключения цифровой периферии через блок управления цифровой периферии с возможностью ШИМ, а также интерфейс для вентилятора с регулятором его оборотов, интерфейс для светодиодной панели, интерфейс OneWire.In addition, there is an interface for connecting digital peripherals through a digital peripheral control unit with PWM capability, as well as an interface for a fan with a speed controller, an interface for an LED panel, and a OneWire interface.

Сервер способен принимать любые наборы климатических данных с устройств. Интерфейсы способны передавать любые наборы климатических данных с устройств.The server is capable of receiving any sets of climate data from devices. Interfaces are capable of transmitting any sets of climate data from devices.

Облачный сервер содержит пользовательский web-интерфейс, который выполняет следующие функции:The cloud server contains a web user interface that performs the following functions:

• визуализация данных с устройств;• visualization of data from devices;

• управление и настройка устройств;• management and configuration of devices;

• экспорт данных с устройств.• export of data from devices.

Интерфейс содержит следующие блоки информации и элементы управления:The interface contains the following blocks of information and controls:

• форма регистрации с полями для авторизации и ссылкой на регистрацию в системе;• registration form with fields for authorization and a link to registration in the system;

• интерактивная карта с указанием точек расположения устройств и возможностью перехода к статистике по устройствам;• an interactive map showing the points of location of devices and the ability to go to statistics on devices;

• ссылка на переход в личный кабинет;• link to go to your personal account;

• блок навигации между доступными зданиями, помещениями и устройствами;• navigation block between accessible buildings, premises and devices;

• блок с текущими показателями значений параметров климата с цветовой индикацией соответствия климата текущему климатическому профилю (нормам);• a block with current values of climate parameters with color indication of climate compliance with the current climate profile (norms);

• кнопки для отображения исторической информации (графиков) и перехода к полной версии карты;• buttons for displaying historical information (graphs) and switching to the full version of the map;

• виджет с исторической информацией, графиками;• widget with historical information, graphs;

• блок выбора периода отображения исторической информации, графиков;• block for selecting the period for displaying historical information, graphs;

• кнопки для экспорта исторической информации (данных графиков) и скрытия исторической информации;• buttons for exporting historical information (chart data) and hiding historical information;

• скрол для навигации между виджетами.• scroll to navigate between widgets.

Система позволяет пользователю получать данные о любых параметрах климата в любом сочетании в любых условиях. За счет модульного характера датчиков пользователь сам выбирает параметры климата, интерфейсы и корпусирование. Независимо от выбранных датчиков и интерфейсов данные передаются на сервер и выводятся в интерфейсы передачи данных.The system allows the user to receive data on any climate parameters in any combination under any conditions. Due to the modular nature of the sensors, the user himself chooses the climate parameters, interfaces and packaging. Regardless of the selected sensors and interfaces, the data is transmitted to the server and output to the data transfer interfaces.

Обновление устройства осуществляется в автоматическом режиме. Прошивки хранятся на сервере. Прошивки поступают на устройства с центрального сервера при условии подключения устройства к сети интернет. Прошивка устройства осуществляется в автоматическом режиме. Проверка наличия новой прошивки осуществляется устройством при включении, а также каждые сутки работы.The device is updated automatically. Firmware is stored on the server. Firmware is delivered to devices from a central server, provided that the device is connected to the Internet. The firmware of the device is carried out automatically. Checking for a new firmware is carried out by the device when it is turned on, as well as every day of operation.

Алгоритм прошивки:Firmware algorithm:

• устройство проводит проверку прошивки на сервере;• the device checks the firmware on the server;

• при наличии более новой прошивки устройство скачивает ее и переходит в режим обновления.• if there is a newer firmware, the device downloads it and enters the update mode.

Программный интерфейс (API) на устройстве.Programming interface (API) on the device.

Функционал «аппаратно» API позволяет получать пользователем данные с климатического зонда напрямую, минуя обращение к облачному серверу. Для получения данных по климатическому зонду необходимо знать его ip-адрес или его доменное имя. The functionality of the "hardware" API allows the user to receive data from the climate probe directly, bypassing the request to the cloud server. To obtain data on a climate probe, you need to know its ip-address or its domain name.

Программный интерфейс (API) на сервере.Programming interface (API) on the server.

Функционал API реализует два сценария:The API functionality implements two scenarios:

• получение последних данных по климатическому зонду;• obtaining the latest data on the climate probe;

• получение выборки всех данных по запрашиваемому устройству в указанном промежутке времени.• obtaining a sample of all data on the requested device in the specified time interval.

Первоначально на контролере зашита прошивка, реализующая только две функции: регистрация устройства в облаке и опрос портов для определения подключенных датчиков. После успешного опроса и регистрации устройства на сервере на сервер передается запрос на предоставление прошивки в соответствии с найденными на устройстве (на портах (разъемах) устройства) датчиками.Initially, the controller has firmware that implements only two functions: registering a device in the cloud and polling ports to determine connected sensors. After successful interrogation and registration of the device on the server, a request is sent to the server to provide the firmware in accordance with the sensors found on the device (on the ports (connectors) of the device).

При добавлении в зонд нового датчика датчик будет автоматически обнаружен через сканирование портов при запуске и подключен к устройству. When you add a new probe to a probe, the probe will automatically be detected through a port scan at startup and connected to the device.

В системе может быть реализовано несколько разных версий прошивок. Различия в прошивках обусловлены набором поддерживаемых датчиков и логикой работы с ними (логикой сбора параметров с датчиков). Например, первая версия получает данные о температуре с внутреннего датчика bme680, вторая версия - с датчика анемометра, третья версия - с выносного температурного датчика. При добавлении в зонд нового датчика датчик также будет обнаружен (через сканирование портов при запуске) и подключен к устройству и при необходимости загружена новая версия прошивки.Several different firmware versions can be implemented in the system. Differences in firmware are due to the set of supported sensors and the logic of working with them (the logic of collecting parameters from sensors). For example, the first version receives temperature data from the bme680 internal sensor, the second version from the anemometer sensor, the third version from the remote temperature sensor. When a new sensor is added to the probe, the sensor will also be detected (through a port scan at startup) and connected to the device and, if necessary, a new firmware version will be downloaded.

Преимущества заявленной системы:Advantages of the claimed system:

• подключение любого набора датчиков в зависимости от потребностей пользователя• connection of any set of sensors depending on the needs of the user

• возможность добавления/изъятия/замены датчика в уже работающем устройстве• the ability to add/remove/replace a sensor in an already operating device

• возможность использования устройства в разных условиях: дом, офис, улица, вытяжка и др.• the ability to use the device in different conditions: home, office, street, exhaust, etc.

• возможность снятия 20+ параметров климата одним устройством• the ability to take 20+ climate parameters with one device

• поддержка 5+ разных интерфейсов передачи данных (gsm, bt, wifi, ethernet, modbus и др.), возможность одновременной работы с несколькими интерфейсами (ethernet+gsm и др.)• support for 5+ different data transfer interfaces (gsm, bt, wifi, ethernet, modbus, etc.), the ability to work simultaneously with multiple interfaces (ethernet + gsm, etc.)

• точность профессиональных датчиков за счет подключения уже представленных на рынке сенсоров• accuracy of professional sensors due to the connection of sensors already on the market

• простая интеграция с другими системами за счет реализации универсального (единого в независимости от количества датчиков) api на устройстве и на сервере• easy integration with other systems through the implementation of a universal (single regardless of the number of sensors) api on the device and on the server

• возможность подключения к облаку разных версий устройств• the ability to connect to the cloud different versions of devices

• возможность работы с устройством (получения данных) через различные каналы: мобильное приложение, web-ui на устройстве, web-ui на сервере, телеграм-бот, api.• the ability to work with the device (receive data) through various channels: mobile application, web-ui on the device, web-ui on the server, telegram bot, api.

При первом запуске устройство автоматически производит поиск подключенных сенсоров (датчиков) и интерфейсов передачи данных.At the first start, the device automatically searches for connected sensors (sensors) and data interfaces.

После составления перечня подключенных компонентов устройство автоматически обращается к серверу и скачивает прошивку для работы с заданным набором компонентов. Устройство автоматически обновляет прошивку.After compiling a list of connected components, the device automatically accesses the server and downloads the firmware to work with a given set of components. The device automatically updates the firmware.

При следующем запуске и последующей работе устройство раз в заданный интервал времени собирает данные с сенсоров и передает их на сервер. С сервера устройству возвращаются настройки (при необходимости) и управляющие команды.At the next start and subsequent operation, the device collects data from the sensors once in a specified time interval and transfers them to the server. Settings (if necessary) and control commands are returned to the device from the server.

Также по управляющей команде устройство может поднимать собственный сервер с пользовательским интерфейсом, позволяющий провести настройку работы устройства (конфигурацию сетей передачи данных, настройку работы датчиков, диодов и проч.) через web-ui.Also, on a control command, the device can raise its own server with a user interface that allows you to configure the device operation (configuration of data networks, configuration of sensors, diodes, etc.) via web-ui.

Сервер принимает и хранит данные с устройства. Также сервер отвечает за функционал авторизации устройств, пользователей и внешних информационных систем.The server receives and stores data from the device. The server is also responsible for the functionality of authorization of devices, users and external information systems.

Пользовательский интерфейс на сервере позволяет просматривать текущие и исторические данные с устройств, осуществлять настройку устройств и режимов отображения данных, настройку работы системы уведомления.The user interface on the server allows you to view current and historical data from devices, configure devices and data display modes, and configure the notification system.

Программные интерфейсы позволяют по внешней команде получать текущие или исторические данные о климате по конкретным устройствам с устройств или сервера.Software interfaces allow, on an external command, to receive current or historical climate data for specific devices from devices or a server.

Система мониторинга выполнена с возможностью работы в различных вариантах, например:The monitoring system is designed to work in various versions, for example:

1. Передача данных с датчика во внешнюю систему1. Transferring data from the sensor to an external system

На датчике реализован программный интерфейс, позволяющий внешним информационным системам получать данные с устройства. Для получения данных используется логика "запрос-ответ". Потребителем выступает внешняя система, Поставщиком - датчик. Внешняя ИС направляет запрос данных на датчик и ждет ответ. Датчик в ответном сообщении передает собранные данные последнего измерения в виде массива данных.The sensor has a software interface that allows external information systems to receive data from the device. To receive data, a request-response logic is used. The consumer is the external system, the supplier is the sensor. The external IC sends a data request to the sensor and waits for a response. The sensor in the response message transmits the collected data of the last measurement in the form of a data array.

2. Передача данных с датчика на сервер2. Transferring data from the sensor to the server

Датчик в течение определенного времени собирает данные. Датчик формирует запрос к серверу. В запросе содержатся данные о параметрах климата и времени измерения в виде массива. В ответном сообщении сервер передает на датчик подтверждение получения данных, либо ошибку, либо подтверждение о получении данных + массив с настройками для измерения параметров мониторинга. К настройкам могут относиться обновленные параметры частоты сбора/передачи данных, конфигурации работы диодной матрицы и др.The sensor collects data for a certain time. The sensor generates a request to the server. The request contains data on climate parameters and measurement time in the form of an array. In a response message, the server sends to the sensor a confirmation of data receipt, or an error, or a confirmation of data receipt + an array with settings for measuring monitoring parameters. The settings may include updated parameters for the frequency of data collection / transmission, configuration of the diode array, etc.

Сервер накапливает данные с датчика. Далее:The server accumulates data from the sensor. Further:

2.1 При работе пользователя с сервером через личный кабинет (веб-интерфейс) на сервере отрисовывается веб-страница с текущими (историческими/динамическими) данными о климате.2.1 When a user works with a server through a personal account (web interface), a web page with current (historical/dynamic) climate data is rendered on the server.

2.2 При работе пользователя с сервером через внешнюю информационную систему используется программный интерфейс на сервере. Внешняя ИС направляет к серверу запрос на предоставление текущих данных с определенного датчика или данных за период времени с определенного датчика. В ответном сообщении сервер передает во внешнюю ИС запрошенные данные в виде массива.2.2 When the user works with the server through an external information system, the program interface on the server is used. The external IC sends a request to the server to provide current data from a specific sensor or data for a period of time from a specific sensor. In the response message, the server sends the requested data in the form of an array to the external IS.

Claims (7)

1. Система комплексного мониторинга климата, характеризующаяся тем, что включает соединенные между собой посредством беспроводной связи климатический зонд и облачный сервер, причем климатический зонд содержит корпус, каркас, закрепленный в корпусе, материнскую плату, закрепленную на каркасе, при этом материнская плата содержит установленные на ней микроконтроллер с беспроводными интерфейсами, выполненный с возможностью приема и передачи управляющих сигналов, разъемы для подключения по меньшей мере одного измерительного датчика, блок питания, блок управления питанием, сторожевой таймер, причем сервер и зонд снабжены программным API интерфейсом, выполненным с возможностью получения данных с климатического зонда как с помощью облачного сервера, так и напрямую, минуя обращение к облачному серверу, при этом система выполнена с возможностью автоматической смены прошивки климатического зонда в зависимости от установленного в нем и обнаруженного через сканирование разъемов при запуске по меньшей мере одного измерительного датчика. 1. An integrated climate monitoring system, characterized in that it includes a climate probe and a cloud server connected to each other by means of a wireless connection, the climate probe comprising a case, a frame fixed in the case, a motherboard fixed on the frame, while the motherboard contains a microcontroller with wireless interfaces capable of receiving and transmitting control signals, connectors for connecting at least one measuring sensor, a power supply unit, a power management unit, a watchdog timer, and the server and the probe are equipped with a software API interface configured to receive data from climate probe both using a cloud server and directly, bypassing a call to a cloud server, while the system is configured to automatically change the firmware of the climate probe, depending on the firmware installed in it and detected through the scan of the connectors at startup, at least at least one measuring sensor. 2. Система по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве разъемов, установленных на материнской плате для подключения измерительных датчиков, используются по меньшей мере три разъема с интерфейсом I2C, по меньшей мере два разъема с интерфейсом UART, по меньшей мере один разъем с интерфейсом SPI и по меньшей мере один аналоговый разъем.2. The system according to claim 1, characterized in that at least three connectors with I2C interface, at least two connectors with UART interface, at least one connector with SPI interface and at least one analog connector. 3. Система по п.1, характеризующаяся тем, что на материнской плате климатического зонда установлены разъемы питания типа USB type-C, DC barrel и клеммный терминал.3. The system according to claim 1, characterized in that the climate probe motherboard has USB type-C power connectors, a DC barrel and a terminal terminal. 4. Система по п.1, характеризующаяся тем, что климатический зонд выполнен с возможностью питания от двух источников.4. The system according to claim 1, characterized in that the climate probe is designed to be powered from two sources. 5. Система по п.1, характеризующаяся тем, что на микроконтроллере дополнительно установлены аккумуляторная батарея, контроллер заряда/разряда аккумуляторной батареи и блок резервного питания.5. The system according to claim 1, characterized in that the microcontroller additionally has a battery, a battery charge/discharge controller and a backup power supply. 6. Система по п.1, характеризующаяся тем, что на микроконтроллере дополнительно установлены часы реального времени и внешняя энергонезависимая память.6. The system according to claim 1, characterized in that the microcontroller additionally has a real-time clock and an external non-volatile memory. 7. Система по п.1, характеризующаяся тем, что выполнена с поддержкой работы gsm, Bluetooth, wifi, ethernet, modbus интерфейсов передачи данных с возможностью одновременной работы с несколькими из них. 7. The system according to claim 1, characterized in that it is made with support for gsm, Bluetooth, wifi, ethernet, modbus data transfer interfaces with the ability to work with several of them simultaneously.
RU2022108636A 2022-03-31 Integrated climate monitoring system RU2787073C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787073C1 true RU2787073C1 (en) 2022-12-28

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7878008B1 (en) * 2006-12-18 2011-02-01 Sprint Communications Company L.P. Smart rack and intelligent wireless climate sensors
RU181710U1 (en) * 2018-02-19 2018-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Portable Weather Station with Remote Forecasting Software ("NEVA")
RU197598U1 (en) * 2019-07-29 2020-05-15 Федеральный научно-производственный центр акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" Indoor microclimate control device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7878008B1 (en) * 2006-12-18 2011-02-01 Sprint Communications Company L.P. Smart rack and intelligent wireless climate sensors
RU181710U1 (en) * 2018-02-19 2018-07-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Portable Weather Station with Remote Forecasting Software ("NEVA")
RU197598U1 (en) * 2019-07-29 2020-05-15 Федеральный научно-производственный центр акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" Indoor microclimate control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5646336B2 (en) System and method for collecting and communicating data from multiple patient care devices
US10365621B2 (en) Server apparatus, control system, and control method
US20070236346A1 (en) Modular Platform Enabling Heterogeneous Devices, Sensors and Actuators to Integrate Automatically Into Heterogeneous Networks
US7616896B2 (en) Wireless optical data probe
JP2014032677A (en) Handheld devices, systems, and methods for measuring parameters
NL2020198B1 (en) Intelligent Household Appliance for Collecting and Displaying User Healthy Information
US20160155223A1 (en) Systems, devices, and methods for mapping devices to realize building automation and energy management
CN202078297U (en) Intelligent terminal for monitoring and managing family health
JP2011254441A (en) Electrical power measurement system having sensor function
CN108594331A (en) A kind of weather environment monitoring device based on Internet of Things
RU2787073C1 (en) Integrated climate monitoring system
KR101812124B1 (en) The combination multifunctional Portable State the measuring devices of Bluetooth based
JP5925577B2 (en) Controller, controller control method, program
WO2019053520A1 (en) A smart humidifier apparatus
US10348834B2 (en) Self configuring smart probe
CN205785300U (en) Portable intelligent environment monitoring device
Juhana et al. Non-intrusive load monitoring using Bluetooth Low Energy
CN210609507U (en) Measurement control and gateway integrated unit
CN208548924U (en) A kind of farm and its farm management device based on LoRa communication
CN106846209A (en) Wisdom endowment system
CN212933273U (en) Photoelectric information acquisition system
CN203980553U (en) Distributed indoor humidification control system
CN216145107U (en) Intelligent household electrical appliance
JP2001357482A (en) Measurement control system
US20240003860A1 (en) Systems and methods for configuring modular air quality sensing capabilities